专利名称：垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示器的像素结构，且特别是涉及一种半自发光半反射式显示器的像素结构。
背景技术：
图1为一种公知的半自发光半反射式显示器的像素结构，其包括基板10、自发光像素单元14、反射像素单元12与透明覆盖层16。此为一种水平式的像素结构，即自发光像素单元14与反射像素单元12是在同一平面的左右两边。因此，显示器的开口率无法提高，故降低显示器的图像质量。
一般使用在传统水平式半自发光半反射式显示器时，由于在半穿透模式亦使用背光模块，故较耗电。同时，由于采用水平式结构，显示器的开口率亦无法提高。目前大部分自发光与反射式结合的显示器其基本上均采用水平式或共面的半穿透半反反射式(以下简称半穿半反)结构，如美国专利US24164292A1与PCT专利申请WO04077137A1均采用此结构，且以自发光元件为背光源作为半反半穿的显示器。然而，此种显示器会有开口率无法提高的问题。另外，美国专利US6714268B2提出一种水平式，以自发光元件为背光源作为半反半穿的显示器。而这种结构也有开口率小且耗电量大的缺点。
因此如何提出一种有效的像素结构，以增加开口率并且降低耗电量，便是当务之急。
发明内容
本发明的目的就是提供一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其可解决传统水平式半自发光半反射显示器的低开口率与高耗电的缺点。
本发明的再一目的是提供一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其驱动电路使用传统驱动LCD驱动IC即可。
因此，本发明提出一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，包括第一晶体管，具有栅极、源极与漏极其中第一晶体管的栅极与源极分别耦接到第一扫描线与第一数据线；第二晶体管，具有栅极、源极与漏极，其中第二晶体管的栅极耦接至第一晶体管的源极；第一存储电容，具有一端耦接至第二晶体管的栅极，另一端耦接至第二晶体管的源极；自发光显示单元，具有阳极、有机发光层与阴极，其中阳极耦接至第二晶体管的漏极；第三晶体管，具有栅极、源极与漏极，其中该第三晶体管的栅极与源极分别耦接到第二扫描线与第二数据线；第二存储电容，具有一端耦接至该第三晶体管的漏极，另一端耦接至共同电压；以及反射式显示单元，具有一端耦接至该第三晶体管的漏极与有机发光单元的阴极，另一端耦接至该共同电压。在这种架构下，在自发光显示模式时，该反射式显示单元为关闭，且在反射式显示模式时，该自发光显示单元为关闭。
依据本发明的一实施型态，在上述垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构中，前述第一、第二与第三晶体管为可以是任何可作为开关的元件，例如薄膜晶体管。此外，薄膜晶体管可以是有机薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、硅基式薄膜晶体管、微硅薄膜晶体管(μ-Si-TFT)与透明薄膜晶体管等等。
依据本发明的一实施方式，在上述垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构中，前述第一存储电容的另一端可以耦接至操作电压或接地电压。
依据本发明的一实施方式，在上述垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构中，前述自发光显示单元可以例如是有机发光二极管。前述有机发光二极管可以例如是反相式有机发光二极管。此外，前述反射式显示单元可以是液晶。
依据本发明的一实施方式，在上述垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构中，前述第一与第二数据线还通过开关耦接到数据线。此外，前述第一与第二扫描线还可通过开关耦接到扫描线。前述两种情况的开关可由晶体管构成。
再者，本发明还提出一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，包括基板；自发光像素单元，位于基板上；反射像素单元，位于自发光像素单元上；以及透明覆盖层，位于该反射像素单元上。
依据本发明的一实施方式，在上述垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构中，前述基板为可挠式基板。此基板可以例如是玻璃基板、金属薄基板、塑料基板、硅基式基板。
前述该自发光像素单元可以由有机发光二极管构成。前述有机发光二极管为反相式有机发光二极管。此外，前述反射式像素单元为由液晶构成。
依据本发明的一实施方式，在上述垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构中，控制导通或关闭前述自发光像素单元与前述反射式像素单元可以是开关元件，例如是晶体管。此晶体管可以例如是薄膜晶体管。此外，此薄膜晶体管可以是有机薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、硅基式薄膜晶体管、微硅薄膜晶体管(μ-Si-TFT)与透明薄膜晶体管等等。
通过上述垂直式结构，不仅可解决显示器的开口率无法提高的问题，同时此种显示器组合(例如结合有机发光二极管与液晶)可以达到是最佳省能源的显示器，并且可同时应用于户外或户内的显示器。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1为公知的像素结构的示意图。
图2为依据本发明所示的半自发光半反射式显示器的像素结构的示意图。
图3是依据本发明实施例所示的垂直式半自发光半反射式显示器的单一像素结构的示意图。
图4是图3的像素结构的变化例示意图。
图5是依据本发明另一实施例所示的垂直式半自发光半反射式显示器的单一像素结构的示意图。
主要元件标记说明10基板 12反射像素单元14自发光显示单元16透明覆盖层100基板 102自发光显示单元104反射像素单元 106透明覆盖层具体实施方式
接着，配合附图来进一步地说明本发明的技术特征。本发明的概念是把自发光显示单元与反射式显示单元以垂直于基板的方式排列。
图2为依据本发明所示的半自发光半反射式显示器的像素结构的示意图。此图是一个像素为单元来解释，但是以整个面板垂直于基板方向来看，也是具有相同的结构。此外，在此所谓的半自发光半反射式是指在一个像素结构中具有自发光显示单元与反射式显示单元的意思。
在此先声明，图1仅仅表示出本发明概念的基本图。实际上的像素结构图可能包括更多的结构，但由于与本发明的概念较不相关，在此省略以求简化。所属技术领域的技术人员当知在具体实施时，应该加入的结构。因此，简化的图并无缺少必要可实施特征之虞。
如图2所示，本发明的半自发光半反射式显示器像素也同样地建立在一个基板100之上。此基板100可以例如是柔性基板。另外，基板100也可以是玻璃基板、塑料基板、硅基式(silicon-based)基板或金属薄基板等。
接着，自发光像素单元102位于前述基板100上。反射像素单元104则位于自发光像素单元102上。最后，透明覆盖层106再覆盖于反射像素单元104上。因此，明显地此像素结构为一种垂直式的结构。这里所谓的垂直式结构乃是指自发光像素单元102与反射像素单元104是采用上下堆栈的方式，而非公知左右水平置放的方式。通过将自发光像素单元102设置在反射像素单元104下，便不需要设置反射像素单元104的背光源。
在前述的构造中，自发光像素单元102可以是一种主动式发光元件，例如是由有机发光二极管。在此，任何形式的有机发光元件均适用于本发明的垂直式像素结构，举例来说如反相式有机发光二极管(inverted-typeOLED)，但是并不局限于此种。此外，前述的反射式像素单元可以例如由液晶构成，实际实施时并不特别限定液晶的种类。
对于所属技术领域的技术人员，自发光像素单元102与反射像素单元104大部分均通过一个开关电路来控制他们的发光或不发光，亦即是否将图像数据写入。对于本发明而言，此开关电路并不特别限定，例如可以晶体管，而此晶体管则可以例如是最被业界所使用的薄膜晶体管(TFT)。一般来说，各种不同种类的薄膜晶体管均可以使用，故并不特别限制，例如可以是有机薄膜晶体管(organic TFT，OTFT)、低温多晶硅薄膜晶体管(lowtemperature polysilicon TFT)、非晶硅薄膜晶体管(amorphous TFT，a-TFT)、硅基式(silicon-based)薄膜晶体管、微硅薄膜晶体管(μ-Si-TFT)与透明薄膜晶体管(transparent thin film transistor)等等。
此外，在上述的结构中，自发光像素单元102与反射像素单元104之间还可以包括绝缘层(图中未表示)，其可以是绝缘薄膜。自发光像素单元102的上电极与下电极均需图型化，可独立控制每个像素。在此，每一自发光像素单元102独立由像素电路控制，每一反射像素单元104独立由另一像素电路控制。
通过这样的设置，在每一像素层都只包含一种特定的显示单元，亦即在同一像素层水平上，不会像公知结构一般，有两种不同的显示单元各占据一半的面板面积。因此，当在运作时，每一显示单元层(自发光像素单元102元或反射像素单元104)均是占据整个面板面积。因此，本发明的垂直式半自发光半反射式显示器像素可以提供高开口率。换句话说，由于此种结构反射区与穿透区均在同一平面的上下两边，故反射区与穿透区发光区域很容易达到50％或超过，故可解决传统水平式的低开口率(≤30％)。
此外，因为将自发光显示单元置放在反射式显示单元下方，故不需要额外提供背光模块。因此，公知的高耗电的缺点，便可以解决。
为了更详细说明本发明的电路结构，下面将以等效电路图来进行说明。
图3是依据本发明实施例所示的垂直式半自发光半反射式显示器的单一像素结构的示意图。如图3所示，垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第一存储电容Cst1、自发光显示单元OLED、第三晶体管T3、第二存储电容Cst2、反射式显示单元LC。此外，每个像素还包括两条数据线Data1、Data2与两条扫描线Scan1、Scan2。
如图3所示，第一晶体管T1具有栅极、源极与漏极，其中第一晶体管T1的栅极与源极分别耦接到第一扫描线Scan1与第一数据线Data1。第二晶体管T2具有栅极、源极与漏极，其中第二晶体管T2的栅极耦接至第一晶体管T1的源极。第一存储电容Cst1具有一端耦接至第二晶体管T2的栅极，另一端耦接至第二晶体管T2的源极。第一存储电容Cst1的另一端与第二晶体管T2的源极则一起耦接到操作(电源)电压VDD。自发光显示单元OLED具有阳极、自发光层(例如有机发光层)与阴极，其中阳极耦接至第二晶体管T2的漏极。第三晶体管T3具有栅极、源极与漏极，其中第三晶体管T3的栅极与源极分别耦接到第二扫描线Scan2与第二数据线Data2。第二存储电容Cst2具有一端耦接至第三晶体管T3的漏极，另一端耦接至共同电压Vcom。反射式显示单元LC具有一端耦接至第三晶体管T3的漏极与该有机发光单元的阴极，另一端耦接至该共同电压Vcom。
通过上述的连接方式，便可以达到图2所示的垂直式像素结构。在像素运作时，当自发光显示模式时，反射式显示单元为关闭；当反射式显示模式时，自发光显示单元为关闭。
如前面所述，图3中的第一、第二与第三晶体管T1、T2、T3相当于像素的开关元件，其可以例如是薄膜晶体管。相同地，此薄膜晶体管可以是有机薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、硅基式薄膜晶体管、微硅薄膜晶体管(μ-Si-TFT)与透明薄膜晶体管等等。
在前述的构造中，自发光像素单元可以是一种主动式发光元件，例如是由有机发光二极管。在此，任何形式的有机发光元件均适用于本发明的垂直式像素结构，举例来说如反相式有机发光二极管(inverted-typeOLED)，但是并不局限于此种。此外，前述的反射式像素单元可以例如由液晶构成，实际实施时并不特别限定液晶的种类。
接着，简单叙述前述电路的运作。当自发光像素单元在运作(ON状态)时，反射式像素单元为停止运作(OFF状态)。在数据写入期间，第一扫描线Scan1与第二扫描线Scan2被导通(turn on)，图像数据从第一数据线Data1，通过第一晶体管T1将第二晶体管T2导通，进而点亮自发光像素单元OLED。依据输入的图像数据，第二晶体管T2可以控制流过自发光像素单元OLED的电流，并依据此电流大小，来进行图像数据的显示。此时，第二数据线Data2是给共同电压Vcom。接着在数据保持期间，第一扫描线Scan1被中止(disable，off)与第二扫描线Scan2被导通(turn on)，以促使LC不动作。此时第一数据线Data1不写入数据，第二数据线Data2仍是给共同电压Vcom。
当反射式像素单元在运作(ON状态)时，自发光像素单元为停止运作(OFF状态)。在数据写入期间，第一扫描线Scan1与第二扫描线Scan2被导通，第一数据线Data1上提供操作电压VDD。此时，第三晶体管T3因为第二扫描线Scan2被导通，图像数据通过第二数据线Data2写入至反射式像素单元LC，以显示图像数据。在反射式像素单元LC显示期间，反射式像素单元LC的跨压由第二存储电容Cst2所维持。接着在数据保持期间，第一扫描线Scan1与第二扫描线Scan2被中止。此时第一数据线Data1与第二数据线Data2均不写入数据。
图4是图3的像素结构的变化例示意图。在图4与图3的差异在于自发光显示单元部分的部分连接方式。在图3中，第一存储电容Cst1的另一端与第二晶体管T2的源极则一起耦接到操作电压VDD。图4则是显示出第一存储电容Cst1的另一端与第二晶体管T2的源极则一起耦接到接地电压。换句话说，第二晶体管T2的源极或第一存储电容Cst1的另一端可以视实际情形，例如电路结构、OLED种类等等，将其连接到操作电压VDD或是接地电压。
图5是依据本发明另一实施例所示的垂直式半自发光半反射式显示器的单一像素结构的示意图。一般来说，整个像素阵列的数据线是连接到所谓的源极驱动器，而扫描线是连接到所谓的栅极驱动器。通常，同一行像素的晶体管源极均会通过一条数据线来串接，而同一列像素的晶体管栅极也都会通过一条扫描线来串接。
但是，从图3或图4的像素结构来看，因为自发光与反射式显示单元都是以独立的电路来进行控制，因此在一个像素中，自发光与反射式显示单元也就个别保有自己的数据线Data1、Data2与扫描线Scan1、Scan2。换句话说，同一行像素的晶体管源极(自发光与反射式显示单元)会通过两条数据线来串接，而同一列像素的晶体管栅极(自发光与反射式显示单元)也会通过两条扫描线来串接。在此结构下，有可能一般的栅极驱动器与源极驱动器都无法使用。因为栅极驱动器与源极驱动器要重新设计，使对应于每一行与每一列的像素均由两条配线来连接。
为了减少此不便利，图5便是一种变化例。在图5中，每个像素的第一与第二数据线D11、D12还通过开关SW1耦接到数据线D1，而第一与第二扫描线还通过开关SW2耦接到一条扫描线。这些开关SW1、SW2可以是晶体管所构成。如此，在进行驱动时，便可以以控制开关SW1、SW2的切换时序，使将第一与第二数据线D11、D12的中之一条连接到数据线D1，而将第一与第二扫描线的中之一条连接到扫描线。如此便可以利用一般的驱动电路，只要在时序控制器略做调整即可。
综上所述，通过本发明的垂直式像素结构，不仅可解决显示器的开口率无法提高的问题，同时此种显示器组合(例如结合有几发光二极管与液晶)可以达到是最佳省能源的显示器，并且可同时应用于户外或户内的显示器。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是包括第一晶体管，具有栅极、源极与漏极，其中该第一晶体管的栅极与源极分别耦接到第一扫描线与第一数据线；第二晶体管，具有栅极、源极与漏极，其中该第二晶体管的栅极耦接至该第一晶体管的源极；第一存储电容，具有一端耦接至该第二晶体管的栅极，另一端耦接至该第二晶体管的源极；自发光显示单元，具有阳极、自发光层与阴极，其中该阳极耦接至该第二晶体管的漏极；第三晶体管，具有栅极、源极与漏极，其中该第三晶体管的栅极与源极分别耦接到第二扫描线与第二数据线；第二存储电容，具有一端耦接至该第三晶体管的漏极，另一端耦接至共同电压；以及反射式显示单元，具有一端耦接至该第三晶体管的漏极与该有机发光单元的阴极，另一端耦接至该共同电压，其中在自发光显示模式时，该反射式显示单元为关闭，且在反射式显示模式时，该自发光显示单元为关闭。
2.根据权利要求1所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该第一、该第二与该第三晶体管为薄膜晶体管。
3.根据权利要求2所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该薄膜晶体管为选自于有机薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、硅基式薄膜晶体管、微硅薄膜晶体管(μ-Si-TFT)与透明薄膜晶体管所构成的族群之一。
4.根据权利要求1所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该第一存储电容的另一端耦接至操作电压或接地电压。
5.根据权利要求1所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该自发光显示单元为有机发光二极管。
6.根据权利要求5所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该有机发光二极管为反相式有机发光二极管。
7.根据权利要求1所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该反射式显示单元为液晶。
8.根据权利要求1所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该第一与该第二数据线还通过开关耦接到数据线。
9.根据权利要求8所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该开关为晶体管。
10.根据权利要求1所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该第一与该第二扫描线还通过开关耦接到扫描线。
11.根据权利要求10所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该开关为晶体管。
12.一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是包括基板；自发光像素单元，位于该基板上；反射像素单元，位于该自发光像素单元上；以及透明覆盖层，位于该反射像素单元上。
13.根据权利要求12所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该基板为可挠式基板。
14.根据权利要求12所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该自发光像素单元由有机发光二极管构成。
15.根据权利要求14所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该有机发光二极管为反相式有机发光二极管。
16.根据权利要求12所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该反射式像素单元为由液晶构成。
17.根据权利要求12所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该基板包括选自于由玻璃基板、金属薄基板、塑料基板、硅基式基板所构成的群组之一。
18.根据权利要求12所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是控制导通或关闭该自发光像素单元与该反射式像素单元的为晶体管。
19.根据权利要求18所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该晶体管为薄膜晶体管。
20.根据权利要求19所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是该薄膜晶体管为选自于有机薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、硅基式薄膜晶体管、微硅薄膜晶体管(μ-Si-TFT)与透明薄膜晶体管所构成的族群之一。
21.根据权利要求12所述的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是还包括绝缘层位于该自发光像素单元与该反射像素单元之间。
全文摘要
一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其包括基板、位于基板上的自发光像素单元以及位于自发光像素单元的反射像素单元。通过这种垂直式结构，可以增加显示器的开口率，并且降低耗电量。
文档编号G09G3/36GK1892769SQ200510080
公开日2007年1月10日 申请日期2005年7月4日 优先权日2005年7月4日
发明者叶永辉, 王右武, 赖志明, 廖奇璋, 王兴龙 申请人:财团法人工业技术研究院